[发明专利]石油天然气井口产量远程调控装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及天然气远程调控技术领域，尤其涉及一种适用于高压天然气井产量远程调控装置，以及利用该装置进行远程调控的方法。

背景技术

页岩气(shale gas)是赋存于富有机质泥页岩及其夹层中，以吸附和游离状态为主要存在方式的非常规天然气，成分以甲烷为主，与“煤层气”、“致密气”同属一类。页岩气的形成和富集有着自身独特的特点，往往分布在盆地内厚度较大、分布广的页岩烃源岩地层中。页岩气很早就已经被人们所认知，但采集比传统天然气困难，随着资源能源日益匮乏，作为传统天然气的有益补充，人们逐渐意识到页岩气的重要性。

涪陵页岩气开发气井属高压高产气井，天然气产量30×104m³/d，井口压力40MPa，气井数量多，现有采气工人少，现场气井以无人值守方式进行管理。而目前国内天然气自动调节装置仅限于4.0MPa以下天然气输气流程，尚无针对高压气井的天然气远程调控装置，天然气产量远程调控成了制约涪陵页岩气开发无人值守管理的瓶颈。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种石油天然气井口产量远程调控装置及方法，以实现高压高产气井天然气产量远程安全调控，从而实现气井无人值守。

为实现上述目的，本发明提供了一种天然气产量远程调控装置，其包括：远程终端设备及与其通信联系的PLC控制单元，还包括与PLC控制单元电性连接的电动执行机构、与电动执行机构连接设置的节流阀，以及设于节流阀与PLC控制单元之间的数据采集器和数据处理器；所述节流阀上部设有一固定座，电动执行机构连接固定于该固定座上端面上，该固定座中间竖直方向开有通孔，一连接轴穿过该通孔且上部与电动执行机构相连接，下部与节流阀的阀杆相连接。

本发明中，所述远程终端设备用于远程设置控制参数、实时流量监控与故障报警，该远程设置控制参数包括目标流量、步进行程、步进间隔时间，以及阀位开度。

具体的，所述PLC控制单元用于通过采集数据与控制参数来计算电动执行机构的输出量。

进一步地，所述PLC控制单元与电动执行机构之间电性连接有一输出器，该输出器用于通过输出量来调节控制节流阀的阀门开度。

特别的，所述电动执行机构采用多回转电动执行器，该多回转电动执行器内设有减速机构、西门子AIO模块、模拟量安全栅、浪涌保护器、断路器，以及传感器。

优选的，所述节流阀可以采用阀套孔径为30mm，阀针底端角度为20度的针型节流阀。

所述数据采集器用于通过PLC控制单元采集天然气井口数据，该数据采集器包括设于节流阀后端的压力传感器与流量计。

所述数据处理器内包括有滤波器，以用于对数据采集器所采集数据的滤波处理。

进一步地，本发明还提供一种利用所述的天然气产量远程调控装置进行远程调控的方法，其特征在于，包括以下步骤：

设置节流阀后端数据采集器的目标值范围，输出给PLC控制单元；

将由PLC控制单元接收到的经数据处理器处理后的数据通过程序计算后，得出的实际流量值与预先设定的目标值范围进行比对，然后做出逻辑判断；

PLC控制单元发出在目标值范围内的变量值给电动执行机构；

电动执行机构对节流阀开度进行调节，从而实现天然气井产量的远程调节。

特别的，本发明采用闭环与开环共存控制方式，所述闭环控制通过实时采集数据与设置参数计算出节流阀阀位开度的增量来实现，所述开环控制是通过设置节流阀阀门的固定开度目标值来实现。

本发明的石油天然气井口产量远程调控装置及方法，其结构紧凑、操作方便、灵活以及维修容易、安全可靠，且具有远程自动调控、远程监督、远程报警等功能，实现了产量调节从人工调节到自动调节的转变，实现了产量调节自动化与无人值守；同时，其调节常量的精度较高，每天的产量误差低于1％；再者，由于其电动执行器波动小，因此降低了电动执行机构的动作频率，提高了电动执行器的使用寿命与可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明天然气产量远程调控装置一种具体实施例的结构示意图；

图2为本发明中利用天然气产量远程调控装置进行远程调控的线路图。

具体实施方式